Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 104
Um conjunto cilindro-pistão contém amônia. A força externa que atua sobre o pistão é proporcional ao volume confinado elevado ao quadrado. Inicialmente, o volume da câmara é , a temperatura é e título é igual a . Uma válvula de controle de alimentação é aberta e a amônia escoa para dentro da câmara até que a massa contida no conjunto se torne igual ao dobro da inicial. Sabendo que a nova pressão na câmara é igual a , calcule a temperatura neste estado.
Passo 1
Oi pessoal! Tudo bem? Bora para mais uma.
Para determinar a temperatura final teremos que determinar o volume específico final para olharmos nas tabelas e saber a temperatura.
Com isso em mente vamos utilizar as condições do estado inicial para determinar a massa no sistema inicial.
Vamos determinar isso.
Passo 2
Sabemos que dividir o volume do recipiente por seu volume específico resulta na massa contida, portanto, vamos calcular o volume específico.
Utilizando a fórmula do volume médio e olhando na tabela , temos:
Aproveitando que estamos olhando na tabela atrás dos volumes, vamos coletar a pressão também será útil no final, .
E a fórmula:
A diferença entre o volume de vapor e líquido constitui no volume da fase líquido vapor.
Aplicando na fórmula:
Passo 3
Com o volume específico em mãos e sabemos que o volume do recipiente é , substituindo no cálculo da massa, fica:
Agora para o estado final temos, pressão e massa foi dita que é o dobro da inicial, .
OK, falta pouco para calcularmos o volume específico.
Passo 4
Certo agora temos que enunciar as equações de relação do processo.
Sabemos que a força do pistão funciona de acordo como enunciado disse:
E esta força é muito parecida com a relação da pressão com o volume:
Para cada estado teremos uma pressão e volume diferente, menos C, é uma constante.
Em que é constante, logo, para estado inicial:
Para estado final:
Igualando o :
Isolando :
Passo 5
Com a equação em mãos, bora substituir e saber qual é esse volume:
Utilizando a fórmula do cálculo de massa, só que agora desejamos o volume específico:
Olhando na tabela com a e , temos a temperatura de: